因?yàn)槲宜驹诘聡?guó)、美國(guó)都有自己的公司,專(zhuān)業(yè)從事進(jìn)口貿(mào)易行業(yè),所以我司的技術(shù)人員為都會(huì)輪流到國(guó)外廠家學(xué)習(xí)技術(shù),以下是我司技術(shù)人員為大家介紹 奧地利B&R貝加萊驅(qū)動(dòng)控制器分組合邏輯控制器和微程序控制器 B&R控制器(controller)是指按照預(yù)定順序改變主電路或控制電路的接線(xiàn)和改變電路中電阻值來(lái)控制電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、調(diào)速、制動(dòng)和反向的主令裝置。由程序計(jì)數(shù)器、指令寄存器、指令譯碼器、時(shí)序產(chǎn)生器和操作B&R控制器組成,它是發(fā)布命令的“決策機(jī)構(gòu)",即完成協(xié)調(diào)和指揮整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的操作。 B&R控制器分組合邏輯B&R控制器和微程序B&R控制器,兩種B&R控制器各有長(zhǎng)處和短處。組合邏輯B&R控制器設(shè)計(jì)麻煩,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,一旦設(shè)計(jì)完成,就不能再修改或擴(kuò)充,但它的速度快。微程序B&R控制器設(shè)計(jì)方便,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,修改或擴(kuò)充都方便,修改一條機(jī)器指令的功能,只需重編所對(duì)應(yīng)的微程序;要增加一條機(jī)器指令,只需在控制存儲(chǔ)器中增加一段微程序,但是,它是通過(guò)執(zhí)行一段微程。具體對(duì)比如下:組合邏輯B&R控制器又稱(chēng)硬布線(xiàn)B&R控制器,由邏輯電路構(gòu)成,靠硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)指令的功能。 電磁吸盤(pán)B&R控制器:交流電壓380V經(jīng)變壓器降壓后,經(jīng)過(guò)整流器整流變成110V直流后經(jīng)控制裝置進(jìn)入吸盤(pán)此時(shí)吸盤(pán)被充磁,退磁時(shí)通入反向電壓線(xiàn)路,B&R控制器達(dá)到退磁功能。 門(mén)禁B&R控制器:門(mén)禁B&R控制器工作在兩種模式之下。一種是巡檢模式,另一種是識(shí)別模式。在巡檢模式下,B&R控制器不斷向讀卡器發(fā)送查詢(xún)代碼,并接收讀卡器的回復(fù)命令。這種模式會(huì)一直保持下去,直至讀卡器感應(yīng)到卡片。當(dāng)讀卡器感應(yīng)到卡片后,讀卡器對(duì)B&R控制器的巡檢命令產(chǎn)生不同的回復(fù),在這個(gè)回復(fù)命令中,讀卡器將讀到的感應(yīng)卡內(nèi)碼數(shù)據(jù)傳送到門(mén)禁B&R控制器,使門(mén)禁B&R控制器進(jìn)入到識(shí)別模式。在門(mén)禁B&R控制器的識(shí)別模式下,門(mén)禁B&R控制器分析感應(yīng)卡內(nèi)碼,同設(shè)備內(nèi)存儲(chǔ)的卡片數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì),并實(shí)施后續(xù)動(dòng)作。門(mén)禁B&R控制器完成接收數(shù)據(jù)的動(dòng)作后,會(huì)發(fā)送命令回復(fù)讀卡器,使讀卡器恢復(fù)狀態(tài),同時(shí),門(mén)禁B&R控制器重新回到巡檢模式。 組合邏輯 組合邏輯B&R控制器由時(shí)序電路、指令譯碼電路和組合邏輯電路三部分組成。通過(guò)指令譯碼器確定當(dāng)前執(zhí)行的指令,結(jié)合時(shí)序電路產(chǎn)生的節(jié)拍,共同作為組合邏輯電路的輸人結(jié)果輸出相應(yīng)的控制信號(hào)。組合邏輯B&R控制器是由復(fù)雜組合邏輯門(mén)電路和觸發(fā)器構(gòu)成,執(zhí)行速度快,因此在計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)比如RISC中得到廣泛應(yīng)用。 [1] 設(shè)計(jì)步驟: 1、設(shè)計(jì)機(jī)器的指令系統(tǒng):規(guī)定指令的種類(lèi)、指令的條數(shù)以及每一條指令的格式和功能; 2、初步的總體設(shè)計(jì):如寄存器設(shè)置、總線(xiàn)安排、運(yùn)算器設(shè)計(jì)、部件間的連接關(guān)系等; 3、繪制指令流程圖:標(biāo)出每一條指令在什么時(shí)間、什么部件進(jìn)行何種操作; 4、編排操作時(shí)間表:即根據(jù)指令流程圖分解各操作為微操作,按時(shí)間段列出機(jī)器應(yīng)進(jìn)行的微操作; 5、列出微操作信號(hào)表達(dá)式,化簡(jiǎn),電路實(shí)現(xiàn)。 基本組成: 1、指令寄存器用來(lái)存放正在執(zhí)行的指令。指令分成兩部分:操作碼和地址碼。操作碼用來(lái)指示指令的操作性質(zhì),如加法、減法等;地址碼給出本條指令的操作數(shù)地址或形成操作數(shù)地址的有關(guān)信息(這時(shí)通過(guò)地址形成電路來(lái)形成操作數(shù)地址)。有一種指令稱(chēng)為轉(zhuǎn)移指令,它用來(lái)改變指令的正常執(zhí)行順序,這種指令的地址碼部分給出的是要轉(zhuǎn)去執(zhí)行的指令的地址。 2、操作碼譯碼器:用來(lái)對(duì)指令的操作碼進(jìn)行譯碼,產(chǎn)生相應(yīng)的控制電平,完成分析指令的功能。 3、時(shí)序電路:用來(lái)產(chǎn)生時(shí)間標(biāo)志信號(hào)。在微型計(jì)算機(jī)中,時(shí)間標(biāo)志信號(hào)一般為三級(jí):指令周期、總線(xiàn)周期和時(shí)鐘周期。微操作命令產(chǎn)生電路產(chǎn)生完成指令規(guī)定操作的各種微操作命令。這些命令產(chǎn)生的主要依據(jù)是時(shí)間標(biāo)志和指令的操作性質(zhì)。該電路實(shí)際是各微操作控制信號(hào)表達(dá)式(如上面的A→L表達(dá)式)的電路實(shí)現(xiàn),它是組合邏輯B&R控制器中最為復(fù)雜的部分。 4、指令計(jì)數(shù)器:用來(lái)形成下一條要執(zhí)行的指令的地址。通常,指令是順序執(zhí)行的,而指令在存儲(chǔ)器中是順序存放的。所以,一般情況下下一條要執(zhí)行的指令的地址可通過(guò)將現(xiàn)行地址加1形成,微操作命令“1"就用于這個(gè)目的。如果執(zhí)行的是轉(zhuǎn)移指令,則下一條要執(zhí)行的指令的地址是要轉(zhuǎn)移到的地址。該地址就在本轉(zhuǎn)移指令的地址碼字段,將其直接送往指令計(jì)數(shù)器。 微程序B&R控制器的提出是因?yàn)榻M合邏輯設(shè)計(jì)存在不便于設(shè)計(jì)、不靈活、不易修改和擴(kuò)充等缺點(diǎn)。 微程序 微程序控制(簡(jiǎn)稱(chēng)微碼控制)的基本思路是:用微指令產(chǎn)生微操作命令,一條指令的功能通過(guò)執(zhí)行一系列基本操作來(lái)完成,這些基本操作稱(chēng)為微操作,每個(gè)微操作在相應(yīng)控制信號(hào)的控制下執(zhí)行,這些控制信號(hào)在微程序設(shè)計(jì)中稱(chēng)為微命令。微程序是一個(gè)微指令序列,對(duì)應(yīng)于一條機(jī)器指令的功能,每條微指令是一個(gè)0/1序列,其中包含若干個(gè)微命令,它完成一個(gè)基本運(yùn)算或傳送功能,有時(shí)也將微指令字,稱(chēng)作控制字(controlword) [2] 。 微程序B&R控制器的組成: 1、控制存儲(chǔ)器(Control Memory)用來(lái)存放各機(jī)器指令對(duì)應(yīng)的微程序。譯碼器用來(lái)形成機(jī)器指令對(duì)應(yīng)的微程序的入口地址。當(dāng)將一條機(jī)器指令對(duì)應(yīng)的微程序的各條微指令逐條取出,并送到微指令寄存器時(shí),其微操作命令也就按事先的設(shè)計(jì)發(fā)出,因而也就完成了一條機(jī)器指令的功能。對(duì)每一條機(jī)器指令都是如此。 2、微指令的寬度直接決定了微程序B&R控制器的寬度。為了簡(jiǎn)化控制存儲(chǔ)器,可采取一些措施來(lái)縮短微指令的寬度。如采用字段譯碼法一級(jí)分段譯碼。顯然,微指令的控制字段將大大縮短。,一些要同時(shí)產(chǎn)生的微操作命令不能安排在同一個(gè)字段中。為了進(jìn)一步縮短控制字段,還可以將字段譯碼設(shè)計(jì)成兩級(jí)或多級(jí)。 CPU B&R控制器是指揮計(jì)算機(jī)的各個(gè)部件按照指令的功能要求協(xié)調(diào)工作的部件,是計(jì)算機(jī)的神經(jīng)中樞和指揮中心,由指令寄存器IR(InstructionRegister)、程序計(jì)數(shù)器PC(ProgramCounter)和操作B&R控制器OC(OperationController)三個(gè)部件組成,對(duì)協(xié)調(diào)整個(gè)電腦有序工作極為重要。 指令寄存器:用以保存當(dāng)前執(zhí)行或即將執(zhí)行的指令的一種寄存器。指令內(nèi)包含有確定操作類(lèi)型的操作碼和指出操作數(shù)來(lái)源或去向的地址。指令長(zhǎng)度隨不同計(jì)算機(jī)而異,指令寄存器的長(zhǎng)度也隨之而異。計(jì)算機(jī)的所有操作都是通過(guò)分析存放在指令寄存器中的指令后再執(zhí)行的。指令寄存器的輸人端接收來(lái)自存儲(chǔ)器的指令,指令寄存器的輸出端分為兩部分。操作碼部分送到譯碼電路進(jìn)行分析,指出本指令該執(zhí)行何種類(lèi)型的操作;地址部分送到地址加法器生成有效地址后再送到存儲(chǔ)器,作為取數(shù)或存數(shù)的地址。 存儲(chǔ)器可以指主存、高速緩存或寄存器棧等用來(lái)保存當(dāng)前正在執(zhí)行的一條指令。當(dāng)執(zhí)行一條指令時(shí),先把它從內(nèi)存取到數(shù)據(jù)寄存器(DR)中,然后再傳送至IR。指令劃分為操作碼和地址碼字段,由二進(jìn)制數(shù)字組成。為了執(zhí)行任何給定的指令,必須對(duì)操作碼進(jìn)行測(cè)試,以便識(shí)別所要求的操作。指令譯碼器就是做這項(xiàng)工作的。指令寄存器中操作碼字段的輸出就是指令譯碼器的輸入。操作碼一經(jīng)譯碼后,即可向操作B&R控制器發(fā)出具體操作的特定信號(hào)。 程序計(jì)數(shù)器:指明程序中下一次要執(zhí)行的指令地址的一種計(jì)數(shù)器,又稱(chēng)指令計(jì)數(shù)器。它兼有指令地址寄存器和計(jì)數(shù)器的功能。當(dāng)一條指令執(zhí)行完畢的時(shí)候,程序計(jì)數(shù)器作為指令地址寄存器,其內(nèi)容必須已經(jīng)改變成下一條指令的地址,從而使程序得以持續(xù)運(yùn)行。 為此可采取以下兩種辦法: 第一種辦法是在指令中包含了下一條指令的地址。在指令執(zhí)行過(guò)程中將這個(gè)地址送人指令地址寄存器即可達(dá)到程序持續(xù)運(yùn)行的目的。這個(gè)方法適用于早期以磁鼓、延遲線(xiàn)等串行裝置作為主存儲(chǔ)器的計(jì)算機(jī)。根據(jù)本條指令的執(zhí)行時(shí)間恰當(dāng)?shù)貨Q定下一條指令的地址就可以縮短讀取下一條指令的等待時(shí)間,從而收到提高程序運(yùn)行速度的效果。 第二種辦法是順序執(zhí)行指令。一個(gè)程序由若干個(gè)程序段組成,每個(gè)程序段的指令可以設(shè)計(jì)成順序地存放在存儲(chǔ)器之中,所以只要指令地址寄存器兼有計(jì)數(shù)功能,在執(zhí)行指令的過(guò)程中進(jìn)行計(jì)數(shù),自動(dòng)加一個(gè)增量,就可以形成下一條指令的地址,從而達(dá)到順序執(zhí)行指令的目的。這個(gè)辦法適用于以隨機(jī)存儲(chǔ)器作為主存儲(chǔ)器的計(jì)算機(jī)。當(dāng)程序的運(yùn)行需要從一個(gè)程序段轉(zhuǎn)向另一個(gè)程序段時(shí),可以利用轉(zhuǎn)移指令來(lái)實(shí)現(xiàn)。轉(zhuǎn)移指令中包含了即將轉(zhuǎn)去的程序段入口指令的地址。執(zhí)行轉(zhuǎn)移指令時(shí)將這個(gè)地址送人程序計(jì)數(shù)器(此時(shí)只作為指令地址寄存器,不計(jì)數(shù))作為下一條指令的地址,從而達(dá)到轉(zhuǎn)移程序段的目的。子程序的調(diào)用、中斷和陷阱的處理等都用類(lèi)似的方法。在隨機(jī)存取存儲(chǔ)器普及以后,第二種辦法的整體運(yùn)行效果大大地優(yōu)于第一種辦法,因而順序執(zhí)行指令已經(jīng)成為主流計(jì)算機(jī)普遍采用的辦法,程序計(jì)數(shù)器就成為中央處理器的一個(gè)控制部件。 CPU內(nèi)的每個(gè)功能部件都完成一定的特定功能。信息在各部件之間傳送及數(shù)據(jù)的流動(dòng)控制部件的實(shí)現(xiàn)。通常把許多數(shù)字部件之間傳送信息的通路稱(chēng)為“數(shù)據(jù)通路"。信息從什么地方開(kāi)始,中間經(jīng)過(guò)哪個(gè)寄存器或多路開(kāi)關(guān),最后傳到哪個(gè)寄存器,都要加以控制。在各寄存器之間建立數(shù)據(jù)通路的任務(wù),是由稱(chēng)為“操作B&R控制器"的部件來(lái)完成的。 操作B&R控制器的功能就是根據(jù)指令操作碼和時(shí)序信號(hào),產(chǎn)生各種操作控制信號(hào),以便正確地建立數(shù)據(jù)通路,從而完成取指令和執(zhí)行指令的控制。 有兩種由于設(shè)計(jì)方法不同因而結(jié)構(gòu)也不同的B&R控制器。微操作是指不可再分解的操作,進(jìn)行微操作總是需要相應(yīng)的控制信號(hào)(稱(chēng)為微操作控制信號(hào)或微操作命令)。一臺(tái)數(shù)字計(jì)算機(jī)基本上可以劃分為兩大部分---控制部件和執(zhí)行部件。B&R控制器就是控制部件,而運(yùn)算器、存儲(chǔ)器、外圍設(shè)備相對(duì)B&R控制器來(lái)說(shuō)就是執(zhí)行部件。控制部件與執(zhí)行部件的一種聯(lián)系就是通過(guò)控制線(xiàn)??刂撇考ㄟ^(guò)控制線(xiàn)向執(zhí)行部件發(fā)出各種控制命令,通常這種控制命令叫做微命令,而執(zhí)行部件接受微命令后所執(zhí)行的操作就叫做微操作??刂撇考c執(zhí)行部件之間的另一種聯(lián)系就是反饋信息。執(zhí)行部件通過(guò)反饋線(xiàn)向控制部件反映操作情況,以便使得控制部件根據(jù)執(zhí)行部件的狀態(tài)來(lái)下達(dá)新的微命令,這也叫做“狀態(tài)測(cè)試"。微操作在執(zhí)行部件中是組基本的操作。由于數(shù)據(jù)通路的結(jié)構(gòu)關(guān)系,微操作可分為 相容性和相斥性?xún)煞N。在機(jī)器的一個(gè)CPU周期中,一組實(shí)現(xiàn)一定操作功能的微命令的組合,構(gòu)成一條微指令。一般的微指令格式由操作控制和順序控制兩部分構(gòu)成。操作控制部分用來(lái)發(fā)出管理和指揮全機(jī)工作的控制信號(hào)。其順序控制部分用來(lái)決定產(chǎn)生下一個(gè)微指令的地址。事實(shí)上一條機(jī)器指令的功能是由許多條微指令組成的序列來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這個(gè)微指令序列通常叫做微程序。既然微程序是有微指令組成的,那么當(dāng)執(zhí)行當(dāng)前的一條微指令的時(shí)候。必須指出后繼微指令的地址,以便當(dāng)前一條微指令執(zhí)行完畢以后,取下一條微指令執(zhí)行。
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